【全球速看料】机械故障诊断技术在炼钢设备的运用

摘要：在炼钢作业中需要利用各种炼钢设备，因为环境因素和操作因素的影响，这些设备在使用过程中将会产生故障问题，从而影响到生产效率，因此需要合理选择旋转机械故障诊断技术，及时诊断炼钢设备，降低故障发生率，维持钢厂生产的正常性。本文主要分析了旋转机械故障诊断技术在炼钢设备中的运用，对于实际工作发挥借鉴作用，优化炼钢设备的使用性能，降低设备故障发生率，顺利推进钢厂生产工作。

社会发展逐渐提高了钢铁需求量，同时也增加炼钢厂的压力，炼钢厂需要同时保障生产效率和生产质量。因为炼钢设备的工作环境非常复杂，因此炼钢设备很容易产生问题，从而影响到整体工作效率。原来在炼钢设备产生问题之后，通常是利用周期维修措施，当设备发生问题之后再开始维修，这样将会加剧设备故障问题，引发严重的经济损失。因此炼钢企业需要注重炼钢设备维修工作，通过发挥出旋转机械故障诊断技术的作用，保障整体生产工作的稳定性。

【资料图】

1概述旋转机械故障产生的危害

应用旋转机械故障诊断技术的过程中，需要利用转子预警，根据转子工作状态可以有效监测机械故障，根据转子运转情况可以将设备故障信息真实的反映出来。在设备运行阶段，如果转子运行过程中产生异常震动和声响，可以结合振动信号确定故障实际情况，随后利用检测仪精确定位故障发生的部位，技术人员再全面整理分析故障信息数据，及时维修和清除故障，避免引发更大的损伤问题[1]。炼钢企业在炼钢过程中需要利用各种生产设备，设备在运行过程中很容易产生摩擦，因此引发故障问题。炼钢企业为了提高生产效率，不断增加设备投入数量，但是不够重视设备检修工作，一些设备已经出现了故障却没有及时维护，或者已经发生严重问题之后才安排专业人员维修，导致企业承担较大的经济损失，影响到企业生产的正常性，甚至会威胁到工作人员的生命安全。炼钢企业在生产过程中需要加强检测和维护生产设备，避免在发生故障之后再开展维修工作，需要提前检测和排查故障，在炼钢设备中需要利用旋转机械故障诊断技术，避免因为突发情况而引发较大的经济损失，保障企业综合效益。

2旋转机械故障发生的原因

2.1炼钢设备磨损、老化

炼钢设备的工作环境非常复杂，例如涉及高温和高压等，而且炼钢设备需要维持长时间的运转，将会增加设备零件温度，长期工作以后，在机械零件的表面将会积累较多的灰尘，从而快速的磨损和老化转子，缩短设备使用时间，埋下安全隐患。

2.2工作人员操作不正确

炼钢企业一些设备操作人员缺乏专业性，而且企业没有组织系统培训，影响到操作人员实际工作的规范性，从而增加故障问题。设备管理人员忽视了设备定期维修的作用，没有根据规定定期检修设备，通常是等到设备无法正常运行之后再落实清理或者维修工作，不仅影响到设备使用的正常性，而且影响到整体生产工作的推进[2]。

2.3更换的零部件不匹配

一些维修人员缺乏专业性，不够了解设备型号和零部件匹配度，如果炼钢设备发生问题，他们过于依赖自己的工作经验，通常是更换完好的零部件，并没有考虑所换的零件是否符合原来设备的型号，最终引发故障。为了提高整体安装效率，一些安装人员没有根据规定步骤安装，例如没有紧固处理螺丝，再如忽视试运转参数，从而埋下安全隐患。

2.4设备出厂前设计不足

科学技术不断发展，不断推出各种类型的炼钢设备，进一步提高了炼钢效率，但一些炼钢设备因为出厂前设计不足，在设计各项数据的过程中没有结合实际情况，在投入使用之后逐渐暴露出各种问题。一些炼钢企业为了顺利生产，不断调整设备参数，不利于设备运转的稳定性，提高旋转机械故障的发生率[3]。

3炼钢设备旋转机械的故障类型

3.1仪器松动

在炼钢设备生产过程中，经常会发生仪器松动问题，通常是螺栓松动和构件松动。在整个仪器运行过程中，螺栓经过长时间运行很容易产生松动问题。构件松动指的是轴承和滚圈等构件之间出现松动问题。炼钢企业需要重视仪器松动问题，不能因为这种情况经常发生而忽视不理，因为没有及时处理松动问题，将会影响到整个设备运行。

3.2转子不平衡

转子是旋转机械重要的零件，转子直接关系到旋转机械运转的正常性，如果出现转子不平衡的问题，将会引发严重的故障，影响到正常生产工作。出现转子不平衡的问题一方面是因为原材料质量不合格，另一方面是因为生产设备发生磨损问题。发生转子不平衡问题将会引发频率异常问题，因此在检测各种故障的过程中，需要系统性的分析问题[4]。

3.3摩擦

摩擦问题将会直接引发旋转机械故障，摩擦形式比较多，例如转子和隔板之间会产生摩擦，定子之间也会产生摩擦问题。产生严重的摩擦问题，将会形成特定振动频率，不利于引起工作人员的重视，长时间的加剧摩擦问题，将会损害整个设备和零件，因此工作人员需要提高监测力度，及时发现摩擦问题之后，可以合理添加润滑剂，有效缓解摩擦问题。

3.4转子不对中

产生转子不对中问题之后，将会引发炼钢生产故障。滑动轮轴出现转子不对中的问题，可能是因为没有使用油膜，或者使用的油膜没有对于轴承起到保护作用。滚动轮轴出现转子不对中问题，主要是因为损坏了轴承零件，如果没有及时处理这一问题，将会引发轮轴质量问题。转子不对中问题将会加剧损坏机械，并且会伴随着产生噪音问题和振动问题等[5]。

4旋转机械故障诊断技术

4.1状态检测技术

利用状态检测技术有利于监控炼钢设备的运行状态，保障炼钢设备运行状态的正常性，即使发生问题，也可以及时解决。炼钢设备的运行环境比较复杂，环境因素很容易引发设备故障，利用传统的人工检测方式很难检测出一些运行故障，而利用状态检测技术有利于提高问题检测效率。通过全面对比分析检测的数据，可以确定设备运行的问题，提高问题解决效率避免影响到整体生产效率。炼钢企业可以安装振动检测仪和温度传感器等，可以自动化的记录各种数据，根据数据分析确定设备运行情况。检测炼钢设备运行状态的过程中，可以结合实际情况合理选用在线监测方式和循环检测方式以及不定期监测方式等，通过实时检测设备运行状态，并且统一汇总检测的数据，明确机械设备实际运行状态，保障炼钢设备运行的稳定性。

4.2信号处理

对比人工诊断方式，旋转机械故障诊断技术有利于全面整理和分析的数据，一方面可以节省人力资源，同时可以获得精确性的数据。因为炼钢设备结构复杂，而且具有较大的体积和重量，利用旋转机械故障诊断技术诊断整个设备，可以收集较多的数据。为了规避人员误差，可以构建数据信息库，整理建模有价值的信息，方便在日后工作中筛选和处理数据，有利于降低工作人员的压力，并且可以显著提高工作效率，而且可以利用数据库的自动分析功能和预警功能等，有利于自动报警异常情况，提高问题解决效率[6]。

4.3结合直观识别和计算机技术

炼钢设备旋转机械运转过程中具有一定的规律，专业人员可分析旋转机械运行情况，及时发现设备存在的故障。技术人员可利用计算机技术分析设备问题，操作人员通过操控炼钢设备智能操控终端，并且利用计算机技术监测设备运行情况，如果发生异常问题，计算机系统将会发出警报，工作人员可根据信号精确定位故障发生的位置。总之在检测过程中利用计算机技术具有较大的优势，可节省人力资源支出，而且有利于提高检测结果的精确性，同时不会影响到生产流程。

4.4故障识别方式

旋转机械运行过程中具有规律性特征，如果机械设备产生较大的振动和噪音等，说明已经产生了故障。相关工作人员需要重视这些现象，利用现代化技术完成设备检测工作，并且要进一步完善自动监测系统和自动预警系统等，弥补人工检测工作的不足，有利于及时处理设备问题[7]。

4.5设备故障样本分析

工作人员需要组织实验活动，并且要归纳实验过程和结果，深入分析旋转机械设备产生的问题，利用样本构造分析方式，总结分析设备故障，并且利用数据库完善故障诊断的网络，高效的处理机械设备故障。

5旋转机械故障诊断中的智能化技术

5.1专家检测系统

专家检测系统通过综合利用专家专业知识，构建数据库系统，通过设备信息汇总，专家可以进一步完善数据库的数据，丰富数据库的数据内容，拓展整体覆盖范围。在设备故障检修中利用专家系统数据库，可以提高整体工作效率，精准性的判断设备故障。例如数据库判断故障，如果判断为轻度故障，可以落实自检自修，如果故障比较严重，需要停止整体系统，避免损坏设备。

5.2智能诊断系统

诊断旋转机械故障的过程中利用计算机技术，可以全面采集旋转机械的运行信息，通过综合分析旋转机械的运行情况，提高故障诊断水平。利用智能诊断技术可以精确定位炼钢设备的故障发生位置，同时可以判断故障原因。智能诊断系统在实际运行过程中，利用计算机技术收集设备运行信息和故障信息等，建立故障故障的处理报告，为工作人员解决问题提供参考[8]。

5.3设备故障样本分布

通过实验分析旋转机械故障，同时可以精准性的分类和归纳设备故障，总结旋转机械故障发生的原因和发生规律。如相关工作人员需要利用样本构造分析方式，建立故障数据库，优化处理机械设备故障。同时需要相互配合智能化故障诊断技术，优化故障预警传感器的性能。因为旋转设备具有复杂的结构，在实际运行过程中很多因素都会影响到传感器信息收集工作，不利于保障信息精准性，不能合理预警设备故障。在今后发展过程中需要深入分析设备故障内容，强化传感器的使用性能，提高信息收集水平，推广利用现代化先进技术，避免产生设备故障，保障企业的综合效益[9]。

6旋转机械故障诊断的实际应用

落实旋转机械故障诊断工作，可以诊断强迫振动和自激振动以及非定常强迫振动，不同振动的产生原因是不同的，需要结合检测结果检修设备，避免发生严重的安全事故。例如某炼钢企业的高压电动机驱动耦合器在运行过程中，通过耦合器调速带动，滑动轴承支撑风机叶轮运行，在同一基座上安装整台机组，在炼钢顶吹氧过程中，风机处于高速运行的状态其它时间段处于低速运行的状态。

6.1测量振动值

炼钢厂在测量振动的过程中利用幅值表示电动机振动值，通过检测确定电动机前端测点振动是正常的，通过对比标准值，发现电动机后端测点振动幅值比较大，并且利用频谱分析图确定主要是在低频段集中能量。根据数据可以确定振动幅值的跳动比较大，这是因为不平衡和不对中因素的影响，而且振动幅值产生的变化比较小，时域模型图具有规律性。结合振动幅值可以确定电动机后端出现问题，但是通过实际测量发现振动强度比较小，并且处于正常范围内，需要进一步检查电动机的实际情况，可以综合利用速度幅值和加速度幅值等将振动值直观的表现出来。通过分析振动速度采样值，并且根据频谱分析图显示能量，可以发现主要是在0.1倍频集中能量，其它频率能量相对较低。

6.2分析诊断

通过全面分析电动机振动的位移和速度以及加速度等方面，可以确定采样值比较大，而且振动时域波形缺乏规律，振动幅值变化较大，通过频谱分析可以确定主要是在低频机制用能量，最终确定电动机后端轴承产生了问题。通过总结分析不同故障的振动特征，并且结合工作环境初步分析振动发生的原因是动静件之间存在摩擦，同时因为转子热套配合不足，具体的原因是电动机轴承内圈和轴之间过于松动，而且轴承已经产生损伤。在停机之后开盖检查电动机后端轴承，最终发现轴承内圈出现断裂问题，这也是发生异常振动的主要原因。

6.3结论

利用振动信号处理技术分析旋转机械存在的问题，如果时域模型图没有规律，并且在低倍频机制用能量，测量人员通过检测发现振动强度和平时工作情况的差异性较小，可以确定确定轴承产生问题。

7结语

为了满足市场钢铁需求，炼钢企业需要重视炼钢设备的运行状态，创新传统的设备检修方式，积极利用旋转机械故障诊断技术，构建炼钢设备故障信息库，有利于全面收集数据信息，发挥出自动预警作用，方便企业及时发现设备存在的问题，提高设备故障解决效率，顺利推进企业生产工作。

作者：张益沛 单位：青岛特殊钢铁有限公司